2014年中国电镜界的最后一道“大餐”——2014年度北京市电子显微学年
仪器信息网讯 2014年12月23日，为推动北京及周边省市电子显微学的学术及技术水平的提高，促进电子显微学工作者在材料科学、生命科学等领域的应用、发展和交流，由北京市电镜学会、北京理化分析测试技术学会主办的“2014年度北京市电子显微学年会”在北京格林豪泰酒店举行。
会议现场
在北京市电镜学会的精心组织下，本次会议报告内容精彩纷呈，既有电镜技术的最新进展介绍、电镜技术的应用探究、电镜仪器及相关技术的最新进展展示，还有电镜人才培养、以及电镜实验室运行模式的探讨。
北京市电镜学会理事长郑维能
北京市电镜学会秘书长张德添
创新技术：让电镜应用 “顶天立地”
4D-时间分辨透射电镜获取超快动态过程图像
除了利用电镜观察样品的二维、三维结构图像外，在物理、化学、生物、材料等领域的研究中，人们还希望能够利用电镜对一些超快动态过程如电子态的演化、化学键的断裂、电荷转移、化学反应的中间态、蛋白质折叠、位错形成、非晶晶化等进行研究。因此，随着相关技术的发展，4D-时间分辨透射电镜应运而生。
中科院物理所研究员李建奇
中科院物理所研究员李建奇表示，4D-时间分辨透射电镜已成为继球差校正电镜之后，人们所关注的一个新的电镜技术发展方向。4D-时间分辨透射电镜技术也称为4D超快电子显微技术，它通过将原子分辨率的透射电镜与超快激光技术及原位技术结合，来同时实现pm级的空间分辨率及ps级的时间分辨率。
据介绍，目前全球仅有加州理工学院、劳伦斯利福摩尔国家实验室，以及中科院物理所等三家单位从事相关研究。其中中科院物理所李建奇研究组主要通过设计多功能电子枪与超快激光技术结合来进行单脉冲快速成像，另外两家研究单位则是通过改进透镜系统来进行快速成像。
冷冻电镜助力结构生物学发展
一直以来，X射线晶体学方法是结构生物学研究最重要的工具，核磁共振在小分子量的蛋白结构解析中也发挥了重要的作用。然而在过去的一年中，冷冻电子显微学技术作为直接解析生物大分子原子分辨率结构的技术手段受到人们的广泛关注。2013 年 12 月份发表在Nature上的利用冷冻电子显微学解析获得TRPV1原子分辨率结构的两篇文章，在结构生物学领域造成了巨大的反响。不用结晶直接解析蛋白质结构，并达到近原子分辨率，这无异于是一场革命。
清华大学教授王宏伟
清华大学教授王宏伟在报告中介绍说：“冷冻电镜在结构生物学研究中，具有独特的优势，它能够揭示更接近生理状态的结构信息，可以研究的结构对象非常广泛，而进行结构解析需要的材料非常少。它还可以通过计算手段对结构的不均一性进行分析，并可以与光学显微镜等多种技术手段结合。”
同时，王宏伟也指出了冷冻电镜应用面临的挑战，如解析更小的分子结构，对分子中的构象不均一性进行分析，解析低丰度、瞬时相互作用的生物大分子复合物结构，在冷冻电镜下精确定位分子在细胞中的位置，以及开发新的样品制备手段等。
台式电镜让电镜应用更加大众化
相较于时间分辨透射电镜以及冷冻电镜在前沿科学领域的应用，台式电镜技术的发展则是让电镜技术的应用更加大众化。不同于传统大型扫描电镜，台式扫描电镜是一种全新的设计，它保留了大型扫描电镜较高的放大倍数和大景深，同时一改已往电镜体积大、安装环境苛刻、操作复杂等缺点，体积小巧，可以在普通试验台上安装使用;操作简便，样品基本不需要制备，可以直接观测，而且能实现数码相机一样的自动操作，使得没有电镜知识和使用经验的人员也可以获得满意的电镜图像;另外还可以安装能谱仪，实现元素分析;并且它的价格仅为传统电镜的几分之一，逼近高端光学显微镜的价格。
从2005年第一台商品化的台式扫描电镜问世以来，迄今为止全球约有十余家企业从事台式电镜的开发，包括Phenom-World、日立高新、JEOL、是德科技(原安捷伦电子测量业务)、美国Delong、美国Evex、韩国 COXEM 、韩国SEC、日本Hirox等。到2014年，全球台式电镜的保有量已超过5000台。
在本次年会上，韩国酷赛姆公司葛庆华介绍了酷赛姆EM-30台式电镜及EM-30AX能谱一体化台式电镜的特点。
聚焦电镜技术最新应用
材料研究是电镜应用的两大主要应用领域之一。将透射电镜与原位拉伸方法相结合是研究材料形变机制的一种直观而有效的手段。将拉伸实验与高分辨透射电镜相结合，通过在原子尺度上直接观察，实时地记录应力应变作用下晶体材料微观结构的演变及位错的产生和运动等，可直观地揭示材料在弹性及塑性阶段的形变机理。
北京化工大学教授隋曼玲
北京化工大学教授隋曼玲近年来一直利用原位透射电镜研究金属材料的可逆相变及变形机制。主要包括纳米金属材料的晶界发射和吸收不全位错、晶粒旋转长大等变形机制，及金属材料在变形过程中的几种可逆形变机制。
文物保护是电镜应用的一个新领域。其中在古陶瓷研究中，主要是利用电子显微镜对古陶瓷的釉层、胎釉中间层、胎体等部位的残余原料的种类和成分，以及晶相、玻璃相、气相等不同相的存在和分布，颗粒物的大小、形状和取向，气孔的形状和位置，各种杂质、缺陷和微裂纹的存在形式和分布以及晶界特征等进行研究。常用的古陶瓷样品制样方法包括新鲜断面样品处理法、树脂包埋法、HF酸腐蚀法。
故宫文保科技部李媛
故宫文保科技部李媛利用钨灯丝扫描电镜及能谱仪对不同地区古代建筑琉璃构件进行了比较研究，探究了元代建筑琉璃化妆土的工艺、古代建筑琉璃玻璃绿釉变色机理、古代钧瓷“蚯蚓走泥纹”成因、钧窑月白釉艺术外观形成机理，以及开展了对乾隆花园符望阁漆纱保护修复、故宫院藏养性殿西暖阁佛堂唐卡的保护等多项研究。
李媛表示，随着文化遗产保护意识的不断加强，会有更多不同门类的文物保护研究工作需要开展，电镜作为科学研究的重要工具，肯定要发挥其作用，为人类共同的遗产保护做出贡献。
电子显微镜是生命科学研究不可或缺的工具，在病理学研究中，它可以用于病毒、细菌性疾病诊断，穿刺活检，肿瘤诊断，血液系统疾病诊断，肌肉活检等方面，但目前这一技术在临床的应用并不是很广泛，北京大学第一医院神经内科主任医生袁云表示目前95%的医生对于电子显微镜在临床研究的应用不是很了解。
北京大学第一医院神经内科主任医生袁云
多年来，袁云利用透射电子显微镜在肌纤维的超微结构，如神经肌肉传递、膜管信号传递、收缩舒张系统、细胞骨架系统、力量传递系统、能量供给系统;以及血管、神经和肌梭等肌纤维外超微结构研究中做了大量的工作。
他认为利用电子显微镜开展超微病理检查具有重要的意义，因为超微结构的异常通常非常特异，利用电子显微镜能够观察光镜能看到和不能看到的结构;对于超微结构的变化和特殊结构的发现能够缩小诊断以及研究的范围，可对发病机制提供线索，协助制定研究和治疗策略。
袁云指出在电镜应用研究中，一定要熟悉正常超微结构的特点和人工假象的区别。另外要知道目前单独利用电镜来进行疾病诊断的时代已经过去，其诊断价值逐渐被免疫组织化学或基因检查所替代，但是电镜对于发病机制的探索依然具有独特的优势并有着旺盛的生命力。
袁云还特别提出疾病研究要注意不同领域的合作，不仅是医院不同科室间的交流合作，不同研究领域也可以多交流，如果将目前的蛋白质结构研究与临床应用结合，探索在不同致病因子下，蛋白质结构会发生哪些异常，异常的蛋白质又如何导致靶细胞的异常，将会更好地促进电镜技术在临床诊断中的应用。
校企联合培养电镜技术人才
今年6月，习近平总书记对于职业教育工作做出重要指示，明确了职业教育在人才强国战略中的重要职责。要在全社会弘扬劳动光荣、技能宝贵、促进形成“崇尚一技之长、不唯学历凭能力”的社会氛围，激发年轻人学习职业技能的积极性。
而在电镜技术人才培养方面，早在2012年河南化工技师学院和北京中镜科仪技术有限公司联合创办了国内第一个电子显微专业教学班，旨在培养电镜操作、维护、维修、制样等方面的专业技术人才。在办学过程中，校企双方发挥各自的优势，学校提供培养平台，企业提供发展平台，共同探索出新的培养模式。
中镜科仪总经理郭新勇
中镜科仪总经理郭新勇介绍说：“第一届电镜专业教学班共七名学员，经过两年理论课学习，一年的实习，经过用人单位的选拔与考核已经全部上岗位。他们经过两年的培养，已经初步掌握了电镜的操作与维护，电镜样品的制备方法。更重要的是建立了对电镜岗位的热爱以及对电镜事业的信心。他们将成为第一代中国人自己培养的电镜技师。为中国电镜事业的发展发挥重要作用，让我们见证他们的成长。”
探究电镜运行模式 提高仪器利用率
《人民日报》2014年11月17日发文称：截至2013年底，全国50万元以上的大型科学仪器设备近9万台(套)，其中高校和科研院所中的大型科学仪器设备就有54918台(套)，原值总计780.2亿元。那么，这些价值不菲的科学仪器设备使用情况如何?据权威部门的调查，2013年我国全部科学仪器设备的年均有效工作机时为1157小时，远低于发达国家的3000多小时。这充分说明，高校和科研院所的许多课题组(科研团队)购买了科学仪器设备后，其利用率和共享水平非常低。目前，国家已经出台了相关政策措施来改善这种情况。同时也有许多单位积极探索仪器运行模式，不断提高仪器的利用率，充分的发挥了仪器的作用。
北京师范大学分析测试中心李永良
在众多的科学仪器当中，电镜仪器可以说是“贵气十足”。单台电镜的价格动辄数百万甚至数千万，因此如何提高电镜仪器的利用效率则显得尤为迫切和重要。北京师范大学分析测试中心李永良介绍说：“中心于2005年10月份开始使用日立S-4800冷场发射扫描电镜。已使用10年，年使用机时超过3000小时，年样品数超1万。涉及的样品类型包括粉末、多层膜、环境、高分子、金属及生物生命类样品。”
李永良表示中心扫描电镜的运行除了测样，还开展培训。其中培训分为了初级培训班和高级培训班。初级培训班包括理论培训、安全培训和简单的操作培训，必须在老师的指导下操作。高级培训班的操作培训比较全面，可以单独操作仪器。因此，一般在白天电镜主要用来测样及进行初级培训，而晚上和周末则开展高级培训。同时李永良表示自己在平时的工作中，也不断在样品制备方面摸索新方法，开发新制样设备，努力挖掘仪器的潜能，充分发挥电镜的作用。
北京市电镜学会全体理事合影
关于最新产品和技术，请查看：2014年度北京市电子显微学年会之电镜仪器与技术。
